基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器，包括：复合薄膜衬底，其被配置能够快速将热量传递到温度敏感单元；以及温度敏感单元，其布置在所述复合薄膜衬底之上。本发明专利技术还涉及一种基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器的制备方法。该柔性温度传感器中的复合薄膜衬底是掺有石墨、AlN、SiC或金刚石等高导热填料的复合聚酰亚胺薄膜，具有良好的导热性，能够加速将热量传递到温度敏感单元，缩短了导热时间，进而提高了温度传感器的响应速度，降低了动态误差。了动态误差。了动态误差。

【技术实现步骤摘要】
基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及温度传感器
，尤其涉及基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]如今，大型飞机、轮船的结构越来越复杂，需要精确监测的零件也逐渐增加，其中轴承由于摩擦频繁，需要进行快速、精确的监测来避免温度过高而造成危险。由于轴承表面主要为非平面，因此需要弯曲性好、响应速度快的温度传感器对复杂环境下的温度参数进行测量。但是一般温度传感器中的柔性聚合物薄膜衬底的导热能力较差，温度从衬底底部传至顶部的温度敏感单元的过程需要耗费的时间较长，导致温度传感器动态特性差，响应速度慢，其动态误差较大。

技术实现思路

[0003]为至少部分解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器及其制备方法，该柔性温度传感器中的复合薄膜衬底具有良好的导热性，能够加速将热量传递到温度敏感单元，缩短了导热时间，进而提高了温度传感器的响应速度，降低了动态误差，而且该柔性温度传感器的柔性结构设计，可以贴合适应非平面表面结构，实现高精度快速的温度测量。
[0004]在本专利技术的第一方面，针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器，包括：
[0005]复合薄膜衬底，其被配置能够快速将热量传递到温度敏感单元；以及
[0006]温度敏感单元，其布置在所述复合薄膜衬底之上。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，还包括保护层，其覆盖所述温度敏感单元。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述复合薄膜衬底由热导率大于0.310W m
‑1K
‑1的填料与聚酰亚胺混合制成的复合薄膜构成。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，热导率大于0.310W m
‑1K
‑1的填料包括石墨、AlN、SiC或金刚石中的一种或多种，其中：
[0010]所述石墨作为填料时与聚酰亚胺的质量比控制在1
‑
3％，AlN、SiC或金刚石作为填料时与聚酰亚胺的质量比控制在1
‑
15％。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述温度敏感单元包括过渡层和电阻丝；和/或
[0012]所述复合薄膜衬底的厚度为5
‑
50μm；和/或
[0013]所述温度敏感单元的厚度为100
‑
300nm，电阻为100
‑
2000Ω。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述电阻丝的线宽为50
‑
200μm，折线个数在2条到20条之间；和/或
[0015]所述电阻丝的形状包括狗骨型、螺旋型、折叠型或迷宫型；和/或
[0016]所述电阻丝包括敏感栅和引脚，其中引脚作为电极；和/或
[0017]过渡层/电阻丝的组合包括Pt/Au、Cr/Pt、Cr/Au、Ti/Pt或Ti/Au。
[0018]在本专利技术的第二方面，针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器的制备方法，包括：
[0019]在复合薄膜衬底的表面涂覆光刻胶，之后采用光刻技术对光刻胶进行曝光，形成预定的温度敏感单元图形，其中所述复合薄膜衬底由热导率大于0.310W m
‑1K
‑1的填料与聚酰亚胺混合制成的复合薄膜构成；
[0020]在温度敏感单元图形中沉积感温材料形成包括过渡层和电阻丝的温度敏感单元；以及
[0021]通过剥离工艺去除光刻胶，并在温度敏感单元上涂覆保护层。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，还包括制备复合薄膜衬底：
[0023]将填料与聚酰胺酸溶液混合球磨，然后抽真空去除气泡得到复合材料溶液；以及
[0024]将复合材料溶液均匀倒在玻璃片上，并进行匀胶，然后加热固化得到复合薄膜衬底。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述过渡层/电阻丝的组合包括Pt/Au、Cr/Pt、Cr/Au、Ti/Pt或Ti/Au；和/或
[0026]所述温度敏感单元图形包括折叠形状、螺旋形状、迷宫形状或狗骨形状；和/或
[0027]所述温度敏感单元的厚度为100
‑
300nm，电阻为100
‑
2000Ω。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，所述复合薄膜衬底的厚度为5
‑
50μm；和/或
[0029]热导率大于0.310W m
‑1K
‑1的填料包括石墨、AlN、SiC或金刚石中的一种或多种，其中：
[0030]所述石墨作为填料时与聚酰亚胺的质量比控制在1
‑
3％，AlN、SiC或金刚石作为填料时与聚酰亚胺的质量比控制在1
‑
15％。
[0031]本专利技术至少具有下列有益效果：本专利技术公开的基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器及其制备方法，该柔性温度传感器中的复合薄膜衬底是掺有石墨、AlN、SiC或金刚石等高导热填料的复合聚酰亚胺薄膜，具有良好的导热性，能够加速将热量传递到温度敏感单元，缩短了导热时间，进而提高了温度传感器的响应速度，降低了动态误差；而且该柔性温度传感器的柔性结构设计，可以贴合适应非平面表面结构，实现高精度快速的温度测量。
附图说明
[0032]为了进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0033]图1示出了根据本专利技术一个实施例的一种基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器的示意图；
[0034]图2示出了根据本专利技术一个实施例的一种基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器的拆分示意图；
[0035]图3示出了根据本专利技术一个实施例的温度敏感单元中的电阻丝的形状；以及
[0036]图4示出了根据本专利技术一个实施例的贴装在曲面结构的基于复合薄膜衬底的柔性
温度传感器的示意图。
具体实施方式
[0037]应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。
[0038]在本专利技术中，各实施例仅仅旨在说明本专利技术的方案，而不应被理解为限制性的。
[0039]在本专利技术中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
[0040]在此还应当指出，在本专利技术的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本专利技术的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。
[0041]在此还应当指出，在本专利技术的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。
[0042]在此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器，其特征在于，包括：复合薄膜衬底，其被配置能够快速将热量传递到温度敏感单元；以及温度敏感单元，其布置在所述复合薄膜衬底之上。2.根据权利要求1所述的基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器，其特征在于，还包括保护层，其覆盖所述温度敏感单元。3.根据权利要求1所述的基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器，其特征在于，所述复合薄膜衬底由热导率大于0.310W m
‑1K
‑1的填料与聚酰亚胺混合制成的复合薄膜构成。4.根据权利要求3所述的基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器，其特征在于，热导率大于0.310W m
‑1K
‑1的填料包括石墨、AlN、SiC或金刚石中的一种或多种，其中：所述石墨作为填料时与聚酰亚胺的质量比控制在1
‑
3％，AlN、SiC或金刚石作为填料时与聚酰亚胺的质量比控制在1
‑
15％。5.根据权利要求4所述的基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器，其特征在于，所述温度敏感单元包括过渡层和电阻丝；和/或所述复合薄膜衬底的厚度为5
‑
50μm；和/或所述温度敏感单元的厚度为100
‑
300nm，电阻为100
‑
2000Ω。6.根据权利要求5所述的基于复合薄膜衬底的柔性温度传感器，其特征在于，所述电阻丝的线宽为50
‑
200μm，折线个数在2条到20条之间；和/或所述电阻丝的形状包括狗骨型、螺旋型、折叠型或迷宫型；和/或所述电阻丝包括敏感栅和引脚，其中引脚作为电极；和/或过渡层/电阻丝的组合包括Pt/Au、Cr/Pt、Cr/Au、Ti/Pt或Ti/Au...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卓青，刘玉，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：